《海上浮式風(fēng)機平臺指南》2021

2021北京 1 1 1 2 3 3 4 6 6第2章設(shè)計載荷與工況 7 7 7 8 17 19 19 21第4章穩(wěn)性、分艙與載重線 22 22 22 24 24 24第5章定位系泊系統(tǒng) 25 25 25 25 26 26第6章平臺系統(tǒng)與設(shè)備 27 27 27 27 28 29 291錨固基礎(chǔ)、系泊系統(tǒng)、平臺機電設(shè)備和動態(tài)電纜，不包括風(fēng)輪-機艙組件和塔架結(jié)等操作采用遠(yuǎn)程方式進(jìn)行，并定期對設(shè)備進(jìn)行巡（2）風(fēng)輪：系一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝21.3.1.1本節(jié)所列標(biāo)準(zhǔn)為CCS3IEC61400-3-1《Windenergygenerationsystems-Part3-1:DesignrequirementsforfixedIEC61400-3-2《Windenergy1.4.1.1入級服務(wù)系指CCS1.4.2.2海上浮式風(fēng)機平臺的或★CSA——表示海上浮式風(fēng)機平臺主體以及重要用途的輔助機械是由CCS進(jìn)行產(chǎn)品檢★CSA——表示海上浮式風(fēng)機平臺主體以及重要用途的輔助機械不是由CCS進(jìn)行產(chǎn)品1.5.1.1根據(jù)業(yè)主或設(shè)計單位或建造廠的申到相關(guān)符合證書簽發(fā)的條件時，則相應(yīng)的符41）風(fēng)、浪、流、系泊及其他環(huán)境載荷計算書，包括結(jié)冰影響（適用時2）模型試驗報告（適用時3）總體性能計算書（根據(jù)第2章第4節(jié)提供相關(guān)參數(shù)、分析方法和計算數(shù)據(jù)4）風(fēng)機載荷計算書。2）平臺技術(shù)說明書；3）固定和可變重量分布概要；4）基本結(jié)構(gòu)圖：包括主要橫剖面、縱剖面、各層甲板和平臺、內(nèi)底結(jié)構(gòu)、上層建筑和甲板5）結(jié)構(gòu)節(jié)點圖冊；6）甲板載荷圖；7）水密艙壁圖；8）型線圖及型值表（適用時9）總強度計算書；10）疲勞強度計算書；11）風(fēng)機塔架基座及其支撐結(jié)構(gòu)圖，包括強度及疲勞計算書；12）重要設(shè)備基座結(jié)構(gòu)圖及其支撐結(jié)構(gòu)圖，包括強度計算書，如起重機、系泊鏈纜懸掛、海纜懸掛等；13）冰區(qū)加強結(jié)構(gòu)圖（適用時14）防腐控制，包括涂裝和陰極保護(hù)；15）建造說明書；16）建造程序和原則工藝說明書，包括焊接方式和規(guī)格、無損探傷及密性試驗；17）焊接規(guī)格表；18）設(shè)施安裝程序和圖紙資料及相應(yīng)的計算書，如碼頭裝船、海上運輸、現(xiàn)場安裝等；19）操作手冊。1）完整穩(wěn)性計算書（包括遷移、安裝及在位穩(wěn)性52）破損穩(wěn)性計算書（包括遷移、安裝及在位穩(wěn)性3）干舷計算書（適用時4）載重線標(biāo)志及水尺圖；5）許用重心高度計算書及曲線圖；6）水密及風(fēng)雨密門、窗和開口完整性圖；7）備查圖紙資料：②靜水力曲線圖；③穩(wěn)性橫交曲線圖；⑤水密艙區(qū)劃分圖。1）定位系泊布置圖，包括系泊模式、系泊部件和設(shè)備；2）系泊部件和設(shè)備詳圖，包括底座及與海上浮式風(fēng)機設(shè)施的連接系統(tǒng)；3）錨機布置圖（適用時4）海上浮式風(fēng)機平臺上的風(fēng)（風(fēng)機支撐結(jié)構(gòu)及風(fēng)機葉片）、海流及波浪力的計算書；5）系泊分析計算書；6）導(dǎo)向裝置、掣鏈/纜器、錨機支撐結(jié)構(gòu)的強度計算書；7）下述支持圖紙資料應(yīng)提交一份供備查（適用時①環(huán)境載荷模型試驗報告，包括風(fēng)（風(fēng)機支撐結(jié)構(gòu)及風(fēng)機葉片）、海流及波浪力等；②海上浮式風(fēng)機平臺的波頻及低頻運動模型試驗報告。1）機電設(shè)備/系統(tǒng)說明書；2）壓載系統(tǒng)圖及布置圖；3）通風(fēng)系統(tǒng)圖及布置圖；4）疏水系統(tǒng)圖及布置圖。1）主電源及應(yīng)急電源負(fù)荷估算書；2）電力系統(tǒng)圖及電氣設(shè)備布置；3）主照明及應(yīng)急照明系統(tǒng)圖；4）內(nèi)外通信系統(tǒng)圖（如設(shè)有5）信號燈、障礙燈布置圖。1）人員逃生通道圖；2）消防系統(tǒng)及設(shè)備系統(tǒng)圖及布置圖（如設(shè)有3）救生設(shè)備配置及布置；4）火災(zāi)探測與報警系統(tǒng)布置圖。1.6.1.3產(chǎn)品檢驗是設(shè)施入級檢驗和符合證6法定檢驗技術(shù)規(guī)則》的適用要求，及作業(yè)海域主管機關(guān)的有關(guān)法1.8.1.1海上浮式風(fēng)機平臺上應(yīng)7第2章設(shè)計載荷與工況2.1.1.3提供用于海上浮式風(fēng)機平臺設(shè)計及分析的海洋環(huán)境條件是業(yè)主或作業(yè)者的責(zé)任。獲取海洋環(huán)境條件的方法和過程可參考CCS《海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計和評估環(huán)境條件應(yīng)用2.2.2.1固定載荷系指在結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)不發(fā)生變化的載荷。2.2.2.2海上浮式風(fēng)機平臺的固定載荷，包括但不限于：2.2.3.2海上浮式風(fēng)機平臺的可變載荷，包括但不限于：（1）風(fēng)力發(fā)電機組的運行和控制產(chǎn)生的驅(qū)外力，如系泊力、運動慣性力、液艙晃蕩力8如業(yè)主/設(shè)計者認(rèn)為需要，則地震、海床承載能力、溫度、海生物2.2.5.1意外載荷通常產(chǎn)生于非正常操作或技術(shù)故障，包括但不限于：作業(yè)工況和自存工況等典型工況。必要時，還應(yīng)2.3.1.3本指南所列的海上浮式風(fēng)機平2.3.2.1設(shè)計條件系指海上浮式風(fēng)機平臺的設(shè)計狀態(tài)。至少應(yīng)考慮以下幾種設(shè)計條件：（1）正常設(shè)計條件，系指海上浮式風(fēng)機設(shè)施處于完好狀態(tài)的正（2）非正常設(shè)計條件，系指海上浮式風(fēng)機設(shè)施處于非正常狀態(tài)②非結(jié)構(gòu)的非正常狀態(tài)，如脫網(wǎng)、電力系統(tǒng)內(nèi)部或外部故障、控制系統(tǒng)故障或保9（2）各設(shè)計工況所選取的風(fēng)況、海況和水位的參數(shù)組合，應(yīng)覆值、方向極值，以及聯(lián)合概率分布等，可參考CCS《海洋工程結(jié)（4）在海上浮式風(fēng)機平臺的設(shè)計中，應(yīng)考慮風(fēng)況和海況的相（5）海上浮式風(fēng)機平臺的定位系泊系統(tǒng)應(yīng)該按照設(shè)計環(huán)境造成組合進(jìn)行設(shè)計。實際設(shè)計中，一般通過多重設(shè)計準(zhǔn)則的組合近如，對重現(xiàn)期為N年的設(shè)計環(huán)境，通?？紤]如下三種設(shè)計準(zhǔn)如不能確定允許正常發(fā)電的極限海況條件，則需要用50年重現(xiàn)2.3.3.4水位條件主要包含正常水位范圍和極限水位范圍：（1）正常水位范圍，一般用于疲勞載荷工況和極限載荷工況，數(shù)NTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM用于外推RNA的極限載荷UNNTMvin<v?ub<voutNSSHs,Tp,v?ub的聯(lián)合概率分布F*vin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNv?ub=vr,vr±2NSSHs=E[Hs|v?ub]化NCM UNvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNNTMvin<v?ub<voutHs=Hs,SSSNCMNWLR未設(shè)有最大海況安全控制UNNTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM從完整到一根系泊纜破斷UANTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM一根系泊纜破斷后達(dá)到新UANTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUANTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM正常的控制系統(tǒng)故障、電網(wǎng)連接中斷或第一層控制UNNTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM非正常的控制系統(tǒng)故障或UAv?ub=vr,vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM包含電網(wǎng)連接中斷的外部UANTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM包含電網(wǎng)連接中斷的外部UNNTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]控制系統(tǒng)故障、電氣系統(tǒng)F*NWPvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNNTMvin<v?ub<voutHs=Hs,SSSNCMNWLR最大海況安全控制和保護(hù)UANWPvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]F*v?ub=vin,vr,vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNv?ub=vin,vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]化NCMUNNWPvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]F*v?ub=vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNNTMvin<v?ub<voutNCMNWLR如設(shè)有海況安全控制和保UNNTMv?ub=vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNNTMvin<v?ub<voutNCMNWLR如海況或運動響應(yīng)達(dá)到限值，需要進(jìn)行人工遠(yuǎn)程停UNv?ub=v50Hs=Hs,50UNv?ub=v50Hs=Hs,50UAv?ub=v1Hs=Hs,1NWLRUNNTMv?ub<vin和vout<v?ub<0.7vrefNSSHs,Tp,v?ub的聯(lián)合概率分布 F*v?ub=v50Hs=Hs,50從完整到一根系泊纜破斷UAv?ub=v50Hs=Hs,50一根系泊纜破斷后達(dá)到新UAv?ub=v1Hs=Hs,1NWLRUA障v?ub=v1Hs=Hs,1NWLR至少應(yīng)考慮剎車、變槳和UANTMv?ub<voutNSSHs,Tp,v?ub的聯(lián)合概率分布F*裝、維護(hù)和UNv?ub=v1Hs=Hs,1NWLRUANTMv?ub<0.7vrefNSSHs,Tp,v?ub的聯(lián)合概率分布F*F*vref：參考風(fēng)速，系指50年重現(xiàn)期的輪轂高度處10min平均風(fēng)速v?ub：輪轂高度處的10min平均風(fēng)速vin：切入風(fēng)速vout：切出風(fēng)速vr：額定風(fēng)速Hs：特征波高Hs,SSS：惡劣海況下的特征波高E[Hs|v?ub]：在風(fēng)速v?ub下的特征波高的條件期望工況DLC6.5~6.7、正常停機工況DLC4.3，均為IEC61400（7）對于設(shè)有海況安全控制和保護(hù)系統(tǒng)的海上浮式風(fēng)機設(shè)施操作手冊上注明的海況或運動響應(yīng)限值時需要人工遠(yuǎn)程控制停機，則應(yīng)按緊急停機工況DLC5.2計算，且該工況為正常工況；如上述系統(tǒng)發(fā)生故障，即在惡劣海況下仍繼續(xù)運行，上浮式風(fēng)機設(shè)施，則應(yīng)按照正常發(fā)電工況DLC1.6計算，且vout區(qū)間范圍。與vhub相關(guān)，具體公式參照IEC61400-1（2019）6.3.3.6條款的相關(guān)要求；慮風(fēng)浪不同向且沿多向傳播。其中，關(guān)于惡劣海況（SSS）的說明詳見本節(jié)風(fēng)場模型、風(fēng)速、海況、流速、水位和風(fēng)浪方向等與DL中斷觸發(fā)的瞬態(tài)事件。輪轂高度處10min平均風(fēng)速vhub處于切入風(fēng)速vin和切出風(fēng)速vout區(qū)(2)為DLC2.3(1)廓線模型（NWP）可參照IEC61400-1（2019）6.3.2.①DLC3.1系啟機引起的疲勞工況。如沒有相關(guān)的啟的50次啟機，在最大啟機風(fēng)速下的50次啟機。其中，最大②DLC3.2(1)系啟機與極限陣風(fēng)（EOG）相結(jié)合的工況。極限陣風(fēng)的發(fā)生時刻考慮4個時刻，即發(fā)電量達(dá)到最大發(fā)電量的50%時、發(fā)電量達(dá)到最大發(fā)電量的95%時，并速vhub至少需要進(jìn)行12個隨機風(fēng)場模擬，響應(yīng)極值的均值即為名義響應(yīng)極值?？紤]正常海①DLC4.1系正常停機引起的疲勞工況。如沒有相關(guān)的停機歷史數(shù)②DLC4.2(1)系正常停機與極限陣風(fēng)（EOG）相結(jié)合的工況。根據(jù)IEC61400-1（2019）并且每個不同時刻至少應(yīng)考慮4個均勻分布的轉(zhuǎn)子方位角。極限湍流模型（ETM）代替，即DLC4.正常流速（NCM）和平均水位（MSL）的組合，風(fēng)態(tài)的工況。除DLC6.4為疲勞分析工況和風(fēng)浪方向等與DLC6.1一致，但該工況為非正常工況。除非備用電源可以支持至少6個小時的偏航控制功能，否則應(yīng)考慮±180°風(fēng)向變化范限海況（ESS）的組合，并考慮極限偏航誤差±20°的情況。應(yīng)考慮風(fēng)場的湍④DLC6.4系停機（靜止或空轉(zhuǎn)）工況引起的疲勞工況。采用正常湍流模型（NTM）及處于切出風(fēng)速vout和0.7倍參考風(fēng)速vref區(qū)間范圍。需考慮特征波高、譜峰周期和輪轂高并考慮風(fēng)浪同向且沿多向傳播，但無需考慮流速的工況。風(fēng)場模型、風(fēng)速、海況、流速、水位和風(fēng)浪方向等與D風(fēng)場模型、風(fēng)速、海況、流速、水位和風(fēng)浪方向等與DL②DLC7.2系停機兼故障引起的疲勞工況。采用正常湍流模型（NTM）和正常海型（NSS輪轂高度處10min平均風(fēng)速vhub小于切出風(fēng)速vout。需考慮特征波高、譜峰周正常湍流模型（NTM）和正常海況模型（NSS輪轂高度處10min平均風(fēng)速vhub小于0.7取正常水位范圍（NWLR）或大于平均水位（MSL并考慮風(fēng)浪同向且沿多向傳播，但無④DLC8.4系由建造方或業(yè)主確定的運輸、安裝、維護(hù)和維修期間的疲勞分析工況。2.4.1.1總體性能和載荷可通過數(shù)值計算或模型試驗進(jìn)行預(yù)報。2.4.1.2總體性能預(yù)報的目標(biāo)是確定海上（1）海上浮式風(fēng)機平臺六自由度運動響應(yīng)，對于不同型式的（2）極限波峰與甲板主結(jié)構(gòu)最低構(gòu)件下緣之間的峰（3）系泊索和動態(tài)電纜張力，包括最大和最小張力響應(yīng)以及（5）用于結(jié)構(gòu)分析的塔架底部載荷，該載（4）商業(yè)軟件和內(nèi)部軟件均可用于總體性能分析，但內(nèi)部軟（1）頻域分析應(yīng)包含海上浮式風(fēng)機平臺六個自由度的波頻分析（2）應(yīng)根據(jù)已有的工程經(jīng)驗或模型試驗確定計算分析中的阻尼（2）時域模擬的時間應(yīng)足夠長以得到穩(wěn)定的統(tǒng)計峰值，并應(yīng)3.1.1.2本章所述結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)定和要求主要適用于以下型式的海上浮式風(fēng)機平（2）平臺結(jié)構(gòu)用混凝土材料的相關(guān)要求，也可按照國內(nèi)外普遍認(rèn)可的海工行業(yè)技術(shù)標(biāo)3.1.3.1海上浮式風(fēng)機平臺的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)主要考慮滿足平臺總體性能及與平臺安全直3.1.4.1海上浮式風(fēng)機平臺結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)一般應(yīng)符合下（2）監(jiān)測數(shù)據(jù)一般應(yīng)能夠?qū)崟r傳輸至陸上數(shù)據(jù)中心，如采用平臺本地儲存，應(yīng)能有措3.2.1.2海上浮式風(fēng)機平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計可按照下列設(shè)計方法3.2.4.1海上浮式風(fēng)機平臺結(jié)構(gòu)分析，一般應(yīng)包括結(jié)構(gòu)強度分析和疲勞關(guān)說明文件，包括程序所基于的力學(xué)原理、程序的求解計算方法及相關(guān)軟件驗3.2.4.4在強度分析中，應(yīng)特別注意風(fēng)機塔架與平臺結(jié)構(gòu)連接部位的結(jié)構(gòu)高應(yīng)力區(qū)域，（3）結(jié)構(gòu)的屈曲強度校核也可參照CCS《海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強度評估指南》進(jìn)行。分項載荷系數(shù)正常/N非正常/A分項載荷系數(shù)（3）結(jié)構(gòu)強度校核準(zhǔn)則可參照國內(nèi)外普遍認(rèn)可的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行，材料分項系數(shù)3.2.6.1海上浮式風(fēng)機平臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計疲勞壽命應(yīng)不小于風(fēng)力發(fā)電機組的設(shè)計壽3.2.6.2平臺結(jié)構(gòu)的疲勞校核可參照CCS《海洋工程結(jié)構(gòu)物3.2.6.3當(dāng)采用LRFD方法進(jìn)行疲勞校核時，所有載荷工況的載荷系數(shù)可取1.0。本章3.2.3條規(guī)定采用規(guī)范計算確定的構(gòu)件第4章穩(wěn)性、分艙與載重線4.2.1.1新建或經(jīng)歷重大改造的海上浮式風(fēng)機平臺應(yīng)進(jìn)行傾斜試驗以確定平臺空船重（1）遷移工況。遷移工況系指海上浮式風(fēng)機的工況。完整穩(wěn)性校核的最小風(fēng)速應(yīng)取36m/s（70kn（2）安裝工況。安裝工況系指海上浮式風(fēng)機平臺到達(dá)安裝地（3）在位工況。在位工況系指海上浮式風(fēng)機平臺在其服役期（3）破損穩(wěn)性分析可僅考慮單個全部或部分處于所考慮水線面積壓力中心至平臺水下部分側(cè)向阻力中心間的垂4.2.2.5從具有代表性的浮式風(fēng)機平臺模型風(fēng)洞試驗得到的風(fēng)傾力矩結(jié)果可代替4.2.2.4節(jié)所要求的計算值。這種風(fēng)傾力矩的測定應(yīng)包括各個適用橫傾角的升力和曳力效應(yīng)。4.2.2.6水面式、柱穩(wěn)式海上浮式風(fēng)機平臺在漂浮狀態(tài)下的完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)應(yīng)4.2.2.7水面式海上浮式風(fēng)機平臺在漂浮狀態(tài)下的破損穩(wěn)性衡準(zhǔn)及破損范圍應(yīng)滿足4.2.2.8柱穩(wěn)式海上浮式風(fēng)機平臺在漂浮狀態(tài)下單艙進(jìn)水后的破損穩(wěn)性衡準(zhǔn)應(yīng)滿足4.2.2.9張力腿式海上浮式風(fēng)機平臺在漂浮狀態(tài)下的完整穩(wěn)性和單艙進(jìn)水后的破損穩(wěn)4.2.2.10深吃水單立柱式（SPAR）海上浮式風(fēng)機平臺的穩(wěn)性衡準(zhǔn)應(yīng)滿足CCS“浮規(guī)”4.5.1.1對于新穎設(shè)計型式的海上浮式風(fēng)機平臺的穩(wěn)性、分艙和載重線，將第5章定位系泊系統(tǒng)鏈狀系泊系統(tǒng)、張緊式系泊系統(tǒng)和單點系泊系統(tǒng)等5.1.1.2定位系泊系統(tǒng)分析結(jié)果可以通過計算分析或模型試驗5.2.1.1業(yè)主/設(shè)計者在浮式風(fēng)機平臺定位系流動特征應(yīng)與實際海上浮式風(fēng)機平臺相同，模5.2.2.2非冗余式系泊系統(tǒng)系指在破損系泊狀態(tài)下海上浮式風(fēng)機平臺無法5.2.3.1潮汐引起的水位變化在一定程度上會影響海上浮式風(fēng)機平臺系泊系統(tǒng)預(yù)張力、5.2.4.1定位系泊系統(tǒng)的設(shè)計壽命應(yīng)與海上浮式風(fēng)機平臺設(shè)計5.3.1.2浮式風(fēng)機平臺的運動偏移和系泊索張力可以通過數(shù)值模擬分析和/或5.3.3.1如采用纖維纜設(shè)計方案，其剛度確定方法應(yīng)得到5.4.1.1本節(jié)內(nèi)容主要適用5.4.2.1系泊定位系統(tǒng)的設(shè)計工況的確定可參照CCS“移規(guī)”